JP4358825B2 - Fuel cell power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、発電装置(システム)及びその運転方法に関し、特に、燃料電池を用いて発電を行う燃料電池発電システム及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a power generation apparatus (system) and an operation method thereof, and more particularly, to a fuel cell power generation system that generates power using a fuel cell and an operation method thereof.
従来から、高効率な小規模発電が可能な燃料電池発電システムは、発電時に発生する熱エネルギーを利用するためのシステム構築が容易であると共に、高いエネルギー利用効率が実現できるため、分散型発電システムとして好適に用いられている。 Conventionally, a fuel cell power generation system capable of high-efficiency small-scale power generation is easy to construct a system for using thermal energy generated during power generation and can realize high energy use efficiency. Is preferably used.
燃料電池発電システムは、その発電部の本体として、燃料電池を有している。この燃料電池としては、例えば、固体高分子型燃料電池やリン酸型燃料電池等が一般的に用いられている。そして、これらの燃料電池では、水素を豊富に含有する水素リッチガス(以下、燃料ガスという)と空気(以下、酸化剤ガスという)とが用いられて、発電が行われる。そのため、燃料電池システムには、発電に必要な燃料ガスを生成するための燃料処理器が設けられている。この燃料処理器では、天然ガス等の供給手段から供給される天然ガス等が水蒸気改質反応によって水素ガスに変換されることにより、水素を豊富に含有する燃料ガスが生成される。尚、この際、燃料処理器における水蒸気改質反応が行われる反応空間は、例えば天然ガスを燃焼させて得る熱によって所定の温度に加熱及び保温される。 The fuel cell power generation system includes a fuel cell as a main body of the power generation unit. As this fuel cell, for example, a polymer electrolyte fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, or the like is generally used. In these fuel cells, power generation is performed using hydrogen-rich gas (hereinafter referred to as fuel gas) rich in hydrogen and air (hereinafter referred to as oxidant gas). Therefore, the fuel cell system is provided with a fuel processor for generating fuel gas necessary for power generation. In this fuel processor, natural gas or the like supplied from a supply means such as natural gas is converted into hydrogen gas by a steam reforming reaction, thereby generating a fuel gas rich in hydrogen. At this time, the reaction space where the steam reforming reaction is performed in the fuel processor is heated and kept at a predetermined temperature by, for example, heat obtained by burning natural gas.
ところで、燃料電池発電システムを含む従来の発電システムの運用においては、発電に用いる燃料ガス等の無駄な消費を防止するため、その発電システムに接続されている電子機器等の電力負荷(以下、単に電力負荷という)の消費電力に応じて、燃料電池等への燃料ガス等の供給量が適宜制御されることが好ましい。換言すれば、燃料電池発電システムにおいては、燃料ガスを生成するために用いる天然ガス等の無駄な消費を防止するため、電力負荷の消費電力に応じて燃料改質器への天然ガス等の供給量が適宜制御されることが好ましい。 By the way, in the operation of a conventional power generation system including a fuel cell power generation system, in order to prevent wasteful consumption of fuel gas or the like used for power generation, a power load (hereinafter simply referred to as an electronic device or the like) connected to the power generation system. It is preferable that the supply amount of the fuel gas or the like to the fuel cell or the like is appropriately controlled according to the power consumption of the power load). In other words, in the fuel cell power generation system, in order to prevent wasteful consumption of natural gas or the like used to generate fuel gas, supply of natural gas or the like to the fuel reformer according to the power consumption of the power load The amount is preferably controlled as appropriate.
そこで、発電システムに接続されている電力負荷の消費電力が多い時間帯には発電による電力と商用電力とを併用して供給し、電力負荷の消費電力が少ない時間帯には発電を停止させて商用電力のみを供給する発電システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the power generated by the power load connected to the power generation system is supplied in combination with the power generated by the power generation and the commercial power, and the power generation is stopped during the time when the power consumption of the power load is low. A power generation system that supplies only commercial power has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
又、電力負荷の消費電力が所定の閾値以上である場合には負荷電力検知手段によって検知される電力負荷の消費電力の変動に追従するように出力電力が制御され、電力負荷の消費電力が所定の閾値以下である場合には発電運転を停止する発電システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, when the power consumption of the power load is equal to or greater than a predetermined threshold, the output power is controlled to follow the fluctuation of the power consumption of the power load detected by the load power detection means, and the power consumption of the power load is predetermined. A power generation system that stops the power generation operation when the value is equal to or less than the threshold value is proposed (see, for example, Patent Document 2).
これらの提案によれば、電力負荷の消費電力に応じて天然ガス等の発電に必要な原料の消費量が適宜制御されるので、エネルギー利用効率がより一層高い好適な発電システムを構築することが可能になる。 According to these proposals, since the consumption of raw materials necessary for power generation such as natural gas is appropriately controlled according to the power consumption of the power load, it is possible to construct a suitable power generation system with higher energy utilization efficiency. It becomes possible.
以下、従来の燃料電池発電システムを例に挙げ、その構成及び運転パターンについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a conventional fuel cell power generation system will be described as an example, and its configuration and operation pattern will be described with reference to the drawings.
図6は、従来の燃料電池発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional fuel cell power generation system.
図6に示すように、従来の燃料電池発電システム100は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池100aと、この燃料電池100aの出力電力を制御し、かつ燃料電池100aの発電運転の起動及び停止を制御する出力制御手段100bと、この出力制御手段100bが燃料電池100aの出力電力を制御等するために必要な制御信号を後述する電力負荷100eの消費電力を検知することによって出力する負荷電力検知手段100cと、過剰な出力電力を蓄電するための蓄電池100dとを有している。ここで、蓄電池100dは、出力制御手段100bと負荷電力検知手段100cとの接続部において電気的に接続されている。又、前記接続部には、商用電力100fが更に接続されている。そして、負荷電力検知手段100cには、燃料電池発電システム100が出力する電力を消費する電子機器等の電力負荷100eが接続されている。
As shown in FIG. 6, a conventional fuel cell
図6に示す従来の燃料電池発電システム100では、図6では図示しない燃料処理器等の燃料ガス生成手段で生成された燃料ガスと酸化剤ガスとが燃料電池100aに供給される。すると、燃料電池100aでは、その供給される燃料ガス及び酸化剤ガスが用いられて、発電が行われる。そして、燃料電池100aでの発電によって出力される出力電力は、出力制御手段100b及び負荷電力検知手段100cを介して、電力負荷100eに供給される。電力負荷100eでは、燃料電池発電システム100から供給される電力が消費される。この時、過剰な出力電力は、蓄電池100dによって蓄電される。又、電力負荷100eの消費電力に対して燃料電池100aの出力電力が不足する場合には、商用電力100fから電力の補充が行われる。
In the conventional fuel cell
ここで、従来の燃料電池発電システムの発電運転に関し、1日における運転パターン例に基づいて詳細に説明する。 Here, the power generation operation of the conventional fuel cell power generation system will be described in detail based on an operation pattern example in one day.
図7は、従来の燃料電池発電システムの1日における運転パターンを模式的に例示するパターン図である。尚、図7において、縦軸は電力軸であり、横軸は時刻軸である。 FIG. 7 is a pattern diagram schematically illustrating an operation pattern in a day of a conventional fuel cell power generation system. In FIG. 7, the vertical axis is the power axis, and the horizontal axis is the time axis.
図7において、曲線111は電力負荷100eが消費する消費電力の経時的な変化を示しており、曲線112は燃料電池100aが出力する出力電力の経時的な変化を示している。又、図7において、最大出力電力W1cは、燃料電池100aが出力可能な最大の出力電力値を示している。又、最小出力電力W1dは、燃料電池100aが出力可能な最小の出力電力値を示している。
In FIG. 7, a
図7の曲線111に示すように、一般家庭における消費電力は、深夜0時から早朝5時位までの第1の時間帯101aとして示す時間帯においては概して少ないが、起床後から家事等が終了する13時位までの第2の時間帯101bとして示す時間帯においては多い。又、13時から17時位までの第3の時間帯101cとして示す時間帯における消費電力は稼働する電力負荷100eの数が減少するため少ないが、17時から23時位までの第4の時間帯101dとして示す時間帯における消費電力は稼働する電力負荷100eの数が増大するため再び多くなる。尚、就寝後の第5の時間帯101eとして示す時間帯における消費電力は、第1の時間帯101aとして示した時間帯と同様に少ない。
As shown by the
このような1日における消費電力の変動に対して、従来の燃料電池発電システム100における燃料電池100aは、図7の曲線112に示すように電力を出力する。具体的には、図7に示す第1の時間帯101aにおいて、燃料電池発電システム100の負荷電力検知手段100cが、電力負荷100eの消費電力が予め設定されている燃料電池100aが発電運転を開始するための閾値である運転開始電力閾値W1aを所定の時間T1a以上の間超えたことを検知すると、燃料電池100aの発電運転の起動が行われる(第1回目の起動)。すると、燃料電池100aは、燃料処理器等における燃料ガス生成等のための運転準備期間Tsの後、曲線112の如く電力の出力を開始する。そして、第2の時間帯101bにおいて、燃料電池100aの出力電力が電力負荷100eの消費電力と略同等の電力に達すると、出力制御手段100bが、負荷電力検知手段100cによって検知される電力負荷100eの消費電力の変動に追従するように、燃料電池100aの出力電力を最大出力電力W1cと最小出力電力W1dとの間で制御する。この時、電力負荷100eの消費電力が燃料電池100aの出力電力を上回る場合には、商用電力100fから不足する電力の補充が行われる。そして、第3の時間帯101cにおいて示すように、電力負荷100eの消費電力が運転停止電力閾値W1bを所定の時間T1b以上の間下回った場合には、出力制御手段100bによって燃料電池100aの発電運転が停止される。この時、燃料処理器等の燃料ガスを生成するための運転も停止される。尚、この燃料電池100aの発電運転が停止された状態における電力負荷100eへの電力供給は、商用電力100fからの電力供給によって行われる。
In response to such fluctuations in power consumption in one day, the
又、第3の時間帯101cにおいて示すように、燃料電池発電システム100の負荷電力検知手段100cが、電力負荷100eの消費電力が運転開始電力閾値W1aを所定の時間T1a以上の間超えたことを再び検知すると、燃料電池100aの発電運転が再起動される(第2回目の起動)。すると、第1回目の起動時と同様に、運転準備期間Tsの後、燃料電池100aは曲線112の如く電力の出力を再開する。又、第2の時間帯101bの場合と同様、第4の時間帯101dにおいて示すように、出力制御手段100bが、負荷電力検知手段100cによって検知される電力負荷100eの消費電力の変動に追従するように、燃料電池100aの出力電力を最大出力電力W1cと最小出力電力W1dとの間で制御する。
Further, as shown in the
又、第5の時間帯101eにおいて示すように、再び電力負荷100eの消費電力が運転停止電力閾値W1bを所定の時間T1b以上の間下回った場合には、出力制御手段100bによって燃料電池100aの発電のための運転が再び停止される。この時、第3の時間帯101cの場合と同様、燃料処理器等の運転も同時に停止される。尚、この際も、電力負荷100eに対する電力の供給は、商用電力100fからの電力供給によって行われる。
Further, as shown in the
このように、従来の燃料電池発電システム100では、電力負荷100eの消費電力の変動に追従するように、燃料電池100aの出力電力が制御される。又、電力負荷100eの消費電力が第2の時間帯101b等のように多い状態から第3の時間帯101c等のように少ない状態に移行する際、運転停止電力閾値W1b以下の消費電力が所定時間T1b以上継続した場合には、燃料電池100aの発電運転、及び燃料処理器等の運転の停止が行われる。
しかしながら、上述した従来の燃料電池発電システム100では、例えば図7に例示した運転パターンの発電運転が行われる場合には、第2回目の起動によって天然ガス等が無駄に消費されるという問題があった。
However, the conventional fuel cell
具体的に説明すると、従来の燃料電池発電システム100では、燃料電池100aや燃料処理器等の起動を、第1回目の起動及び第2回目の起動のように1日に2回行う。この場合、第5の時間帯101eから第1の時間帯101aのように比較的長時間に渡って燃料電池100aの発電運転を停止させる際には、エネルギー利用効率の観点から、燃料電池100a及び燃料処理器等の運転を停止させることには意義がある。しかし、第3の時間帯101cの場合のように、比較的短時間に渡って燃料電池100aの発電運転を停止させる場合は、燃料電池100a及び燃料処理器等を起動するために必要なエネルギーの方が、燃料電池100aの発電運転を継続させた場合に消費するエネルギーよりも多い。
More specifically, in the conventional fuel cell
即ち、電力負荷100eの消費電力の少ない時間が比較的短時間である場合には、燃料電池100aの発電運転を継続させた方が、総合的なエネルギー利用効率が良い。
That is, when the time during which the power consumption of the
このような観点によれば、従来の燃料電池発電システム100の運用では、本来は不要である燃料電池100a及び燃料処理器等の起動のために無駄に天然ガス等を消費することになるので、総合的なエネルギー利用効率が悪化するという問題があった。そして、このような不要な起動動作は、特に天然ガス(都市ガス)等の原料を改質して燃料ガスを生成する燃料電池発電システムでは、他の発電システム、例えば、エンジン発電システム等と比較するとその起動時間が長いため、無駄なエネルギー消費がより一層多く発生し、総合的なエネルギー利用効率の更なる悪化の原因となっていた。
According to such a viewpoint, in the operation of the conventional fuel cell
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、人間の活動サイクル等に応じて発電部の運転停止判断の条件を変更することにより不要な発電運転の停止を防止し、これによって無駄なエネルギー消費を抑えることが可能なエネルギー利用効率の優れた発電装置、及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and prevents unnecessary stoppage of the power generation operation by changing the condition of the operation stop determination of the power generation unit according to the human activity cycle and the like. An object of the present invention is to provide a power generation apparatus with excellent energy use efficiency capable of suppressing energy consumption and an operation method thereof.
そして、これらの目的を達成するために、本発明に係る発電装置は、燃料電池である発電部と、該発電部を含む電源から負荷に供給される負荷電力を検知する負荷電力検知手段と、該負荷電力検知手段が検知する前記負荷電力と停止条件とに基づいて前記発電部の発電運転を停止する運転停止判定手段と、前記停止条件を設定するための停止条件設定手段とを備える発電装置であって、前記運転停止判定手段が、(i)前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が瞬時電力閾値を下回る時間が、所定の時間以上継続する場合に、前記発電部の発電運転を停止する、(ii)所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力の積算電力量が、積算電力閾値を下回る場合に、前記発電部の発電運転を停止する、又は、(iii)所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が瞬時電力閾値を下回る頻度が、所定の頻度以上の場合に、前記発電部の発電運転を停止し、前記停止条件設定手段は、(iv)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、前記瞬時電力閾値又は前記積算電力閾値が小さい設定、(v)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、前記所定の時間が長い設定、及び、(vi)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、前記所定の頻度が大きい設定、の少なくとも何れか1つを設定する。かかる構成とすると、各々の時間帯に適した個別の停止条件を定めるので、発電が必要な時間帯における発電装置の不必要な停止を防止することができると共に、発電が不必要な時間帯における発電装置の不必要な運転を防止できるという効果が得られる。 And in order to achieve these objects, a power generator according to the present invention includes a power generation unit that is a fuel cell, load power detection means that detects load power supplied to a load from a power source including the power generation unit, A power generation apparatus comprising: an operation stop determination means for stopping the power generation operation of the power generation unit based on the load power detected by the load power detection means and a stop condition; and a stop condition setting means for setting the stop condition a is, before Symbol operation stop decision means, (i) when said load power detecting means the load power detected time below the instantaneous power threshold, continues for a predetermined time or more, the power generation operation of the generator unit the stop, integrated electricity of the load power the load power detecting unit detects in (ii) a predetermined time, if less than the integrated power threshold, stops the power generation operation of the power generation unit, or, (i i) When the frequency at which the load power detected by the load power detection means at a predetermined time falls below an instantaneous power threshold is a predetermined frequency or more, the power generation operation of the power generation unit is stopped, and the stop condition setting means is , (Iv) a setting in which the instantaneous power threshold or the integrated power threshold is smaller in a time zone in which the average value of the load power is larger for a plurality of time zones, and (v) the load for a plurality of time zones. A setting in which the predetermined time is longer in the time zone in which the average value of power is larger, and (vi) the predetermined frequency in the time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones. Is set to at least one of the large settings . With such a configuration, an individual stop condition suitable for each time zone is defined, so that it is possible to prevent an unnecessary stop of the power generation device in a time zone where power generation is necessary, and in a time zone where power generation is unnecessary. An effect is obtained that unnecessary operation of the power generation device can be prevented.
又、前記時間帯が、少なくとも2時を含む時間帯と少なくとも14時を含む時間帯との1日を2分割してなる2つの時間帯である。又、前記時間帯が、少なくとも2時を含む時間帯と少なくとも10時を含む時間帯と少なくとも18時を含む時間帯との1日を3分割してなる3つの時間帯である。又、前記時間帯が、少なくとも2時を含む時間帯と少なくとも8時を含む時間帯と少なくとも14時を含む時間帯と少なくとも20時を含む時間帯との1日を4分割してなる4つの時間帯である。かかる構成とすると、一般的に電力需要が少なくなる2時を基点に1日を2分割又は3分割又は4分割するので、2つ又は3つ又は4つの時間帯において発電部の発電運転の停止に係る判定を効果的に行うことができるという効果が得られる。 Further, the time zone is two time zones obtained by dividing one day of a time zone including at least 2 o'clock and a time zone including at least 14:00 into two. The time zones are three time zones obtained by dividing one day into a time zone including at least 2 o'clock, a time zone including at least 10 o'clock, and a time zone including at least 18 o'clock. In addition, the time zone is divided into four parts by dividing one day into a time zone including at least 2 o'clock, a time zone including at least 8 o'clock, a time zone including at least 14 o'clock, and a time zone including at least 20 o'clock. It is a time zone. With this configuration, the day is divided into two, three, or four divisions based on 2 o'clock when power demand is generally low, so the power generation operation of the power generation unit is stopped in two, three, or four time zones. The effect that the determination which concerns on can be performed effectively is acquired.
又、前記時間帯及び前記停止条件が予め設定されている。かかる構成とすると、時間帯及び停止条件が予め設定されているので、簡易な構成によって発電装置の不必要な運転を防止できるという効果が得られる。ここで、前記時間帯及び前記停止条件が予め設定されている状態とは、発電装置の出荷時において時間帯及び停止条件が初期値として設定されている状態をいう。 The time zone and the stop condition are set in advance. With such a configuration, since the time zone and the stop condition are set in advance, there is an effect that unnecessary operation of the power generation device can be prevented with a simple configuration. Here, the state in which the time zone and the stop condition are set in advance refers to a state in which the time zone and the stop condition are set as initial values when the power generation apparatus is shipped.
又、前記負荷電力検知手段により検知される前記負荷電力のデータの蓄積に基づいて少なくとも前記時間帯及び前記停止条件を学習する学習手段を更に備え、前記学習により得られた前記時間帯及び前記停止条件を前記停止条件設定手段が設定する。かかる構成とすると、データの蓄積に基づく学習によって得られた時間帯及び停止条件を用いることにより様々な電力需要に対しても対応することができるので、より一層効果的に、発電装置の不必要な停止を防止することができると共に、発電が不必要な時間帯における発電装置の不必要な運転を防止できるという効果が得られる。 Further, the apparatus further comprises learning means for learning at least the time zone and the stop condition based on accumulation of data of the load power detected by the load power detection means, and the time zone and the stop obtained by the learning. The condition is set by the stop condition setting means. With such a configuration, it is possible to cope with various power demands by using the time zone and the stop condition obtained by learning based on the accumulation of data. Thus, it is possible to prevent an unnecessary stop and to prevent unnecessary operation of the power generation apparatus in a time zone where power generation is unnecessary.
又、本発明に係る発電装置の運転方法は、燃料電池である発電部と、該発電部を含む電源から負荷に供給される負荷電力を検知する負荷電力検知手段とを備える発電装置の運転方法であって、(i)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、瞬時電力閾値又は積算電力閾値が小さい設定、(ii)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、所定の時間が長い設定、及び、(iii)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、所定の頻度が大きい設定、の少なくとも何れか1つが設定されており、上記設定に基づき、(iv)前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が前記瞬時電力閾値を下回る時間が、前記所定の時間以上継続する場合に、前記発電部の発電運転を停止する、(v)前記所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力の積算電力量が、前記積算電力閾値を下回る場合に、前記発電部の発電運転を停止する、又は、(vi)前記所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が前記瞬時電力閾値を下回る頻度が、前記所定の頻度以上の場合に、前記発電部の発電運転を停止する。かかる構成とすると、各々の時間帯に適した個別の停止条件を定めるので、発電が必要な時間帯における発電装置の不必要な停止を防止することができると共に、発電が不必要な時間帯における発電装置の不必要な運転を防止できるという効果が得られる。 A method for operating a power generator according to the present invention includes: a power generation unit that is a fuel cell ; and a load power detection unit that detects load power supplied to a load from a power source including the power generation unit. (I) a setting in which the instantaneous power threshold or the integrated power threshold is smaller in a time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones, and (ii) The time period in which the average value of the load power is larger is set to have a longer predetermined time, and (iii) the time period in which the average value of the load power is larger for a plurality of time periods has a predetermined frequency. At least one of the large settings is set, and based on the setting, (iv) the time when the load power detected by the load power detection means falls below the instantaneous power threshold continues for the predetermined time or more. The power generation unit (V) when the integrated power amount of the load power detected by the load power detection means at the predetermined time is below the integrated power threshold, stop the power generation operation of the power generation unit; Alternatively, (vi) when the frequency at which the load power detected by the load power detection means at the predetermined time falls below the instantaneous power threshold is equal to or higher than the predetermined frequency, the power generation operation of the power generation unit is stopped . With such a configuration, an individual stop condition suitable for each time zone is defined, so that it is possible to prevent an unnecessary stop of the power generation device in a time zone where power generation is necessary, and in a time zone where power generation is unnecessary. An effect is obtained that unnecessary operation of the power generation device can be prevented.
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。 The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、人間の活動サイクル等に応じて発電部の運転停止判断の条件を変更することにより不要な発電運転の停止を防止し、これによって無駄なエネルギー消費を抑えることが可能なエネルギー利用効率の優れた発電装置、及びその運転方法を提供することが可能になる。 According to the present invention, the energy that can prevent unnecessary stoppage of the power generation operation by changing the condition of the operation stop determination of the power generation unit according to the human activity cycle, etc., and thereby can suppress wasteful energy consumption. It is possible to provide a power generation apparatus with excellent utilization efficiency and an operation method thereof.
以下、本発明の実施の形態について、発電システムの一例として燃料電池発電システムを挙げ、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a fuel cell power generation system as an example of a power generation system.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1では、燃料電池発電システムの使用状況に応じて燃料電池の発電運転に係る電力閾値条件を変化させる実施形態について説明する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment of the present invention, an embodiment will be described in which the power threshold condition related to the power generation operation of the fuel cell is changed in accordance with the usage status of the fuel cell power generation system.
先ず、本発明の実施の形態1に係る燃料電池発電システムの構成について、図面を参照しながら説明する。 First, the configuration of the fuel cell power generation system according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
図5は、本発明の実施の形態1に係る燃料電池発電システムの構成を模式的に示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of the fuel cell power generation system according to Embodiment 1 of the present invention.
図5に示すように、本実施の形態に係る燃料電池発電システム200は、水蒸気改質反応によって天然ガス等の原料を水素に変換して水素を豊富に含有する燃料ガスを生成しかつ後述する燃料電池202に供給する燃料処理器201と、酸化剤ガスとしての空気を燃料電池202に供給する空気ブロア203と、燃料処理器201から供給される燃料ガスと空気ブロア203から供給される酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池202と、この燃料電池202で発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ204と、このインバータ204から出力される交流電力を消費する電力負荷213の消費電力を検知可能な負荷電力検知手段205と、この負荷電力検知手段205の出力信号に基づいて燃料電池発電システム200の運転の開始及び停止、及び運転開始から発電開始までの一連の動作、並びに発電開始後の燃料電池202の発電動作等を制御する制御部206とを有している。尚、図5に示すように、負荷電力213は商用電力214にも接続されている。
As shown in FIG. 5, the fuel cell
制御部206は、負荷電力検知手段205によって検知された電力負荷213の消費電力に追従するように燃料電池発電システム200の出力電力量を変更する電力量変更手段207を有している。又、制御部206は、負荷電力検知手段205によって検知された電力負荷213の消費電力が、燃料電池202の発電運転を停止させるための予め設定した電力閾値を予め設定した所定時間の間下回った場合、或いは、その所定時間内における予め設定した所定頻度を下回った場合等において燃料電池202の発電運転を停止させる運転停止判定手段209を有している。又、この制御部206は、現在時刻の認識に基づいて時間帯の設定(本実施の形態では、昼間又は夜間の時間帯の設置)を行う時間帯設定手段208を有している。又、この制御部206は、所定の期間における電力負荷213の消費電力パターンを記憶及び学習する学習手段215を有している。更に、制御部206は、時間帯設定手段208又は学習手段215の出力信号に基づいて、運転停止判定手段209に対して燃料電池202の発電運転を停止させるための各条件である電力閾値条件、時間条件、頻度条件等を各々設定する、電力閾値設定手段210、時間設定手段211、及び頻度設定手段212を有している。これらの電力閾値設定手段210、時間設定手段211、及び頻度設定手段212には予め複数の電力閾値条件、時間条件、頻度条件等が記憶されており、時間帯設定手段208又は学習手段215の出力信号に応じて、状況に適した最適な電力閾値条件、時間条件、頻度条件等を運転停止判定手段209に設定する。ここで、制御部206は、例えばマイコンで構成され、このマイコンのメモリに格納されたソフトウェアによって、各手段207〜212及び215が実現されている。又、各手段210〜212及び215によって、条件設定手段220が構成されている。
The
尚、上述したように、負荷電力検知手段205には、電力負荷213が接続されている。この電力負荷213は、燃料電池発電システム200で発電した電力又は商用電力214の何れかを少なくとも消費する電力負荷である。この電力負荷213としては、家庭用の電子機器等が挙げられる。
As described above, the load
図5に示す燃料電池発電システム200では、燃料処理器201で生成された燃料ガスと空気ブロア203から供給される酸化剤ガスとが、燃料電池202に供給される。すると、燃料電池202では、その供給される燃料ガス及び酸化剤ガスが用いられて、直流電力を出力するべく発電が行われる。この燃料電池202から出力される直流電力は、インバータ204に入力される。インバータ204は、燃料電池202から供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ204が出力する交流電力は、負荷電力検知手段205を介して、電力負荷213に供給される。電力負荷213では、燃料電池発電システム200から供給される電力が消費される。この時、過剰な出力電力は、図5では特に図示しない蓄電池等によって蓄電される。又、電力負荷213の消費電力に対して燃料電池202の出力電力が不足する場合には、商用電力214から電力の補充が行われる。又、燃料電池202の発電状態は、制御部206によって適宜制御される。
In the fuel cell
次に、本発明の実施の形態1に係る燃料電池発電システムの発電運転に関し、1日における運転パターン例に基づいて図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, the power generation operation of the fuel cell power generation system according to Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on one day operation pattern examples.
図1は、本発明の実施の形態1に係る燃料電池発電システムの1日における運転パターンを模式的に例示するパターン図である。尚、図1において、縦軸は電力軸であり、横軸は時刻軸である。 FIG. 1 is a pattern diagram schematically illustrating an operation pattern for one day of the fuel cell power generation system according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the vertical axis is the power axis, and the horizontal axis is the time axis.
図1において、曲線311は電力負荷213が消費する消費電力の経時的な変化を示しており、曲線312は燃料電池202が出力する出力電力の経時的な変化を示している。又、図1において、最大出力電力W1cは、燃料電池202が出力可能な最大の出力電力値を示している。又、最小出力電力W1dは、燃料電池202が出力可能な最小の出力電力値を示している。
In FIG. 1, a
図1の曲線311に示すように、一般家庭における消費電力は、深夜0時から早朝6時までの第1の時間帯301aとして示す時間帯においては概して少ない。しかし、早朝6時から昼12時までの第2の時間帯301bとして示す時間帯においては、家事等によって電力負荷213が多用されるので、消費電力は多い。一方、昼12時から夕方18時までの第3の時間帯301cとして示す時間帯においては、稼働する電力負荷213の数が減少するため、消費電力は少ない。しかし、夕方18時から深夜23時までの第4の時間帯301dとして示す時間帯においては、家事等によって稼働する電力負荷213の数が増大するため、消費電力は再び多くなる。尚、深夜23時から深夜0時までの第5の時間帯301eとして示す時間帯においては、就寝等により、電力負荷213の消費電力は少ない。
As shown by the
このような1日における電力負荷213の消費電力の変動に対し、本実施の形態に係る燃料電池発電システム200における燃料電池202は、図1の曲線312に示すように電力を出力する。具体的には、図1に示すように、第1の時間帯301aにおいて電力負荷213の消費電力が予め設定されている燃料電池202が発電運転を開始するための電力閾値である運転開始電力閾値W1aを所定の時間T1a以上の間超えたことを燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が検知すると、燃料電池202の発電運転が起動される。すると、燃料電池202は、燃料処理器201における燃料ガス生成等のための運転準備期間Tsが経過した後、曲線312の如く電力の出力を開始する。そして、第2の時間帯301bにおいて、燃料電池202の出力電力が電力負荷213の消費電力と略同等の電力に達すると、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W1cと最小出力電力W1dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
The
本実施の形態では、燃料電池202の発電運転を停止させるための運転停止電力閾値として、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯のための運転停止電力閾値W1bdと、電力負荷213が余り頻繁に稼働しない時間帯のための運転停止電力閾値W1bnとが、電力閾値設定手段210に各々予め記憶されている。ここで、本実施の形態では、図1に示すように、運転停止電力閾値W1bdと運転停止電力閾値W1bnとを比較した場合、運転停止電力閾値W1bdの方が運転停止電力閾値W1bnよりも低く設定されている。ところで、一般的には、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯は昼間であり、電力負荷213が余り頻繁に稼働しない時間帯は夜間である。そこで、本実施の形態では、現在時刻が第2〜3の時間帯301b〜301cとして示す6時〜18時である場合には昼間と判断し、現在時刻が第1の時間帯301a及び第4〜5の時間帯301d〜301eとして示す18時〜6時である場合には夜間と判断するように、予め時間帯設定手段208が設定されている。そして、図1に示すように、現在時刻の認識に基づいて時間帯設定手段208が昼間の時間帯であると判断した場合には運転停止電力閾値W1bdを、又、現在時刻の認識に基づいて時間帯設定手段208が夜間の時間帯であると判断した場合には運転停止電力閾値W1bnを、電力閾値設定手段210が運転停止判定手段209に対して設定する。又、何れの場合においても、時間設定手段211は、所定の時間T1bを運転停止判定手段209に対して設定する。ここで、上述したように、運転停止電力閾値W1bdと運転停止電力閾値W1bnとを比較した場合、運転停止電力閾値W1bdの方が運転停止電力閾値W1bnよりも低く設定されている。そして、このように2つの相異なる運転停止電力閾値を設定することによって、一般的に電力負荷213が比較的頻繁に稼働する昼間の時間帯において、燃料電池202の発電運転が頻繁に停止されないように配慮している。つまり、図1に示す第3の時間帯301cにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W1bdを下回った場合でも、その下回っている時間が所定の時間T1b未満であるため、燃料電池202の発電運転が停止されることはない。又、この場合、燃料処理器201の燃料ガスを生成するための運転も停止されることはない。そして、図1の第3の時間帯301cにおいて示すように、燃料電池202は、最小出力電力W1dで電力を出力し続ける。尚、この第3の時間帯301cにおいては、最小出力電力W1dは電力負荷213の消費電力を上回っているが、この燃料電池202が最小出力電力W1dで電力を出力し続ける場合に発生する過剰な電力は、図5では特に図示しない蓄電池等によって蓄電される。
In the present embodiment, as the operation stop power threshold for stopping the power generation operation of the
又、第4の時間帯301dにおいて示すように、燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が、電力負荷213の消費電力が再び上昇したことを検知すると、燃料電池202は曲線312の如く電力の出力を増加(上昇)する。この場合、第2の時間帯301bの場合と同様、第4の時間帯301dにおいて示すように、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W1cと最小出力電力W1dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
Also, as shown in the
一方、第5の時間帯301eにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W1bnを所定の時間T1b以上の間下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合には、運転停止判定手段209によって燃料電池202の発電運転が停止される。この時、燃料処理器201の運転も同時に停止される。尚、この際の電力負荷213に対する電力の供給は、商用電力214からの電力供給によって行われる。
On the other hand, as shown in the
このように、本実施の形態に係る燃料電池発電システム200では、電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力が制御される。そして、電力負荷213の消費電力が第2の時間帯301b等のように多い状態から第3の時間帯301c等のように少ない状態に移行する場合でも、運転停止電力閾値W1bd以下の消費電力が所定の時間T1b以上継続しない場合には、燃料電池202の発電運転は停止されない。一方、電力負荷213の消費電力が第4の時間帯301d等のように多い状態から第5の時間帯301e等のように少ない状態に移行する場合、運転停止電力閾値W1bn以下の消費電力が所定の時間T1b以上継続する場合には、燃料電池202の発電運転は停止される。
As described above, in the fuel cell
本実施の形態に係る燃料電池発電システム200によれば、燃料電池202の発電運転を停止させるための条件である運転停止電力閾値W1bとして、電力値がW1bd<W1bnの如く異なる運転停止電力閾値W1bd又は運転停止電力閾値W1bnが時間帯設定手段208の判断に基づいて運転停止判定手段209に設定される。そのため、第3の時間帯301cとして示す時間帯のように電力負荷213の消費電力が少なくなる時間帯においても、燃料電池202の発電運転の不要な停止を防止することが可能になる。そして、これにより、燃料電池202の発電運転の起動に係る無駄なエネルギー消費(特に、燃料処理器201の起動に係る運転準備期間Tsにおけるエネルギー消費)を削減することができるので、エネルギー利用効率の高い良好な発電運転を継続することが可能になる。
According to the fuel cell
尚、本実施の形態において、運転停止電力閾値W1bd及び運転停止電力閾値W1bnは、燃料電池発電システム200の利用者(又は、運転者、管理者)が図5では特に図示しない入力手段を介して独自に設定しても良いし、1週間単位(又は、1ヶ月単位、季節単位)の電力負荷213の消費電力パターンを学習手段215が記憶及び学習することによって電力閾値設定手段210に設定しても良い。この場合、例えば、学習手段215が、図1における電力負荷213の消費電力が少ない時間帯である第3の時間帯301c及び第5の時間帯301eを抽出し、これらの内、相対的に消費電力量の多い第3の時間帯301cには相対的に小さい運転停止電力閾値W1bdを設定し、相対的に消費電力量の少ない第5の時間帯301eには相対的に大きい運転停止電力閾値W1bnを設定するように構成すれば良い。
In the present embodiment, the operation stop power threshold W1bd and the operation stop power threshold W1bn are set by the user of the fuel cell power generation system 200 (or the driver or the administrator) via input means not particularly shown in FIG. The power consumption pattern of the
又、本実施の形態では、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯が昼間であり、電力負荷213が余り頻繁に稼働しない時間帯が夜間であると仮定して説明している。そして、本実施の形態では、時間帯設定手段208によって昼夜の判断が行われているが、燃料電池発電システム200の利用者(又は、運転者、管理者)が判断し図5では特に図示しない入力手段を介して独自に設定しても良い。
In the present embodiment, it is assumed that the time zone in which the
又、本実施の形態では、昼間の時間帯と夜間の時間帯とを各々12時間として設定しているが、昼間の時間帯を12時間以上に長く設定しても良いし、夜間の時間帯を12時間以上に長く設定しても良い。 In the present embodiment, the daytime zone and the nighttime zone are each set as 12 hours, but the daytime zone may be set longer than 12 hours, or the nighttime zone. May be set longer than 12 hours.
又、本実施の形態では、1日を12時間毎に2分割しているが、このような分割方法に限定されることはなく、如何なる分割形態を採っても良い。 In this embodiment, one day is divided into two every 12 hours. However, the present invention is not limited to such a division method, and any division form may be adopted.
又、人間の活動サイクル等によっては、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯が夜間であり、電力負荷213が余り頻繁に稼働しない時間帯が昼間となることもあり得る。又、電力負荷213の消費電量が、昼夜の時間帯とは全く無関係に変動することも考えられる。このような場合には、学習手段215がその学習機能によって電力負荷213の消費電力の変動パターンを認識し、この認識に基づいて運転停止電力閾値W1bdか運転停止電力閾値W1bnかを選択して運転停止判定手段209に設定する。このような構成とすることにより、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯の燃料電池202の発電運転の不要な停止を防止することが可能になる。
Also, depending on the human activity cycle, the time zone in which the
又、本実施の形態では、時間帯設定手段208又は学習手段215の出力信号に基づいて運転停止電力閾値の設定が行われる形態を示しているが、運転停止電力閾値の設定を、燃料電池発電システム200の利用者(又は、運転者、管理者)が図5では特に図示しない入力手段を介して独自に行っても良い。 In the present embodiment, the operation stop power threshold is set based on the output signal of the time zone setting means 208 or the learning means 215. However, the operation stop power threshold is set by the fuel cell power generation. A user of the system 200 (or a driver or a manager) may perform the operation independently through input means not specifically shown in FIG.
又、本実施の形態では、運転停止電力閾値W1bd及び運転停止電力閾値W1bnを瞬時電力量に対する閾値として説明したが、所定の時間T1bにおいて負荷電力検知手段205が検知した積算電力量に対する閾値としても良い。このような構成としても、本実施の形態と同様の効果を得ることが可能になる。
In the present embodiment, the shutdown power threshold W1bd and the shutdown power threshold W1bn are described as thresholds for the instantaneous power, but the thresholds for the integrated power detected by the load
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2では、燃料電池発電システムにおける燃料電池の運転条件に関し、燃料電池の発電運転の起動又は停止に係る条件に頻度条件を付加した実施形態について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, an embodiment in which a frequency condition is added to the conditions related to the start or stop of the power generation operation of the fuel cell will be described with respect to the operation conditions of the fuel cell in the fuel cell power generation system.
本発明の実施の形態2に係る燃料電池発電システムの構成は、実施の形態1で示した燃料電池発電システム200の構成と同様である。従って、ここでは、本発明の実施の形態2に係る燃料電池発電システムの構成に関する説明は省略する。又、本発明の実施の形態2に係る燃料電池発電システムの1日における運転パターン例は、実施の形態1で示した運転パターン例と類似している。そのため、本実施の形態では、実施の形態1に対する相違点について詳細に説明する。
The configuration of the fuel cell power generation system according to Embodiment 2 of the present invention is the same as the configuration of the fuel cell
図2は、本発明の実施の形態2に係る燃料電池発電システムの1日における運転パターンを模式的に例示するパターン図である。尚、図2において、縦軸は電力軸であり、横軸は時刻軸である。 FIG. 2 is a pattern diagram schematically illustrating one day operation pattern of the fuel cell power generation system according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 2, the vertical axis is the power axis, and the horizontal axis is the time axis.
図2において、曲線321は電力負荷213が消費する消費電力の経時的な変化を示しており、曲線322は燃料電池202が出力する出力電力の経時的な変化を示している。又、図2において、最大出力電力W2cは、燃料電池202が出力可能な最大の出力電力値を示している。又、最小出力電力W2dは、燃料電池202が出力可能な最小の出力電力値を示している。
In FIG. 2, a
図2の曲線321に示すような電力負荷213が消費する消費電力の変動に対し、本実施の形態に係る燃料電池発電システム200における燃料電池202は、図2の曲線322に示すように電力を出力する。具体的には、図2に示す第1の時間帯301aにおいて、燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が、電力負荷213の消費電力が予め設定されている燃料電池202が発電運転を開始するための電力閾値である運転開始電力閾値W2aを所定の時間T2a内において所定の頻度F2a以上超えたことを検知すると、燃料電池202の発電運転の起動が行われる。ここで、燃料電池202の起動条件として頻度F2aを追加した理由は、所定の時間T2a内において瞬間的に電力負荷213の消費電力が運転開始電力閾値W2aを下回った場合でも、燃料電池202の発電運転が確実に開始されるようにするためである。
The
電力負荷213の消費電力が運転開始電力閾値W2aを所定の時間T2a内において所定の頻度F2a以上超えたか否かの判断は、次のような概念に基づいて実施される。即ち、例えば、所定の時間T2aを1時間とし、負荷電力検知手段205による電力負荷213の消費電力値のサンプリング周期を1回/秒とし、所定の頻度F2aを80%と仮定する。この場合、負荷電力検知手段205は、電力負荷213の消費電力値を所定の時間T2aにおいて合計3600回サンプリングすることになる。そして、負荷電力検知手段205が、運転開始電力閾値W2aを超える電力負荷213の消費電力値を所定の頻度F2a(ここでは、80%)に相当する2880回以上カウントした場合、燃料電池202の発電運転を起動する旨が制御部206において決定される。尚、このような燃料電池202の発電運転の起動の要否に係る判断は、燃料電池発電システム200の制御部206の動作時において逐次実施される。ここで、制御部206は、図5では図示しないが、運転開始電力閾値W2aを超える電力負荷213の消費電力値をカウントするカウント部と、このカウント部が出力する回数を積算する積算部と、この積算部が出力する出力信号に基づいて燃料電池202の発電運転の起動に係る指令を出力する指令部と、この指令部が出力する出力信号に基づいて燃料電池202の発電運転を起動する起動部等とを備えている。
The determination as to whether or not the power consumption of the
燃料電池202の発電運転が開始されると、この燃料電池202は、燃料処理器201における燃料ガス生成等のための運転準備期間Tsが経過した後、曲線322の如く電力の出力を開始する。そして、第2の時間帯301bにおいて、燃料電池202の出力電力が電力負荷213の消費電力と略同等の電力に達すると、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W2cと最小出力電力W2dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
When the power generation operation of the
本実施の形態においても、燃料電池202の発電運転を停止させるための運転停止電力閾値として、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯のための運転停止電力閾値W2bdと、電力負荷213が余り頻繁に稼働しない時間帯のための運転停止電力閾値W2bnとが電力閾値設定手段210に各々予め記憶されている。ここで、運転停止電力閾値W2bdと運転停止電力閾値W2bnとの関係は、実施の形態1の場合と同様である。又、本実施の形態では、時間設定手段211及び頻度設定手段212に、所定の時間T2bと所定の頻度F2bとが各々予め記憶されている。
Also in the present embodiment, as the operation stop power threshold for stopping the power generation operation of the
そして、実施の形態1の場合と同様にして、時間帯設定手段208が現在時刻に基づいて昼間の時間帯であると判断した場合には運転停止電力閾値W2bdを、又、夜間の時間帯であると判断した場合には運転停止電力閾値W2bnを、電力閾値設定手段210が運転停止判定手段209に対して設定する。又、この時、何れの場合においても、時間設定手段211及び頻度設定手段212は、所定の時間T2bと所定の頻度F2bとを運転停止判定手段209に対して設定する。そして、図2の第3の時間帯301cにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W2bdを下回った場合でも、その下回った頻度が所定の時間T2b内において所定の頻度F2b未満である場合には、燃料電池202の発電運転は停止されない。この場合、燃料処理器201の燃料ガスを生成するための運転も停止されることはない。この時、運転停止電力閾値W2bdを下回った頻度が所定の時間T2b内において所定の頻度F2b以上である場合には、燃料電池202の発電運転は停止される。この場合、燃料処理器201の燃料ガスを生成するための運転も停止される。より具体的に説明すると、例えばF2b=70%とする場合、第3の時間帯301cにおいて電力消費321fのように瞬間的に運転停止電力閾値W2bdを超える電力消費が発生しても、運転停止電力閾値W2bdを所定の時間T2b内において70%以上下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合(即ち、所定の時間T2b内における電力消費321fの頻度が30%未満である場合)には、燃料電池202の発電運転は停止される。そして、燃料電池202の発電運転が停止されない場合、図2の第3の時間帯301cにおいて示すように、燃料電池202は最小出力電力W2dで電力を出力し続ける。尚、この第3の時間帯301cにおいては、最小出力電力W2dは電力負荷213の消費電力を上回っているが、この燃料電池202が最小出力電力W2dで電力を出力し続ける場合に発生する過剰な電力は、実施の形態1の場合と同様、蓄電池等によって蓄電される。
Similarly to the case of the first embodiment, when the time
又、第4の時間帯301dにおいて示すように、燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が、電力負荷213の消費電力が再び上昇したことを検知すると、燃料電池202は曲線322の如く電力の出力を増加(上昇)する。この場合、第2の時間帯301bの場合と同様、第4の時間帯301dにおいて示すように、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W2cと最小出力電力W2dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
Also, as shown in the
一方、第5の時間帯301eにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W2bnを所定の時間T2b内において所定の頻度F2b以上下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合には、運転停止判定手段209によって燃料電池202の発電運転が停止される。この時、燃料処理器201の運転も同時に停止される。より具体的に説明すると、例えばF2b=70%とする場合、第5の時間帯301eにおいて電力消費321gのように瞬間的に運転停止電力閾値W2bnを超える電力消費が発生しても、運転停止電力閾値W2bnを所定の時間T2b内において70%以上下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合(即ち、所定の時間T2b内における電力消費321gの頻度が30%未満である場合)には、燃料電池202の発電運転は停止される。尚、この際の電力負荷213に対する電力の供給は、商用電力214からの電力供給によって行われる。
On the other hand, as shown in the
このように、本実施の形態では、電力負荷213の消費電力が第2の時間帯301b等のように多い状態から第3の時間帯301c等のように少ない状態に移行する場合でも、運転停止電力閾値W2bd以下の消費電力が所定の時間T2b内において所定の頻度F2b以上発生しない場合には、燃料電池202の発電運転は停止されない。一方、電力負荷213の消費電力が第4の時間帯301d等のように多い状態から第5の時間帯301e等のように少ない状態に移行する場合、運転停止電力閾値W2bn以下の消費電力が所定の時間T2b内において所定の頻度F2b以上発生する場合は、燃料電池202の発電運転は停止される。
Thus, in the present embodiment, even when the power consumption of the
このような構成としても、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。つまり、燃料電池202の発電運転の起動に係る無駄なエネルギー消費を削減することができるので、エネルギー利用効率の高い良好な発電運転を継続することが可能になる。尚、その他の点については、実施の形態1の場合と同様である。
Even with such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, since wasteful energy consumption related to the start of the power generation operation of the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3では、燃料電池発電システムの使用状況に応じて燃料電池の発電運転に係る時間条件を変化させる実施形態について説明する。
(Embodiment 3)
In Embodiment 3 of the present invention, an embodiment will be described in which the time condition related to the power generation operation of the fuel cell is changed in accordance with the usage status of the fuel cell power generation system.
本発明の実施の形態3に係る燃料電池発電システムの構成も、実施の形態1で示した燃料電池発電システム200の構成と同様である。従って、ここでも、本発明の実施の形態3に係る燃料電池発電システムの構成に関する説明は省略する。又、本発明の実施の形態3に係る燃料電池発電システムの1日における運転パターン例は、実施の形態1で示した運転パターン例と類似している。そのため、本実施の形態でも、実施の形態1に対する相違点について詳細に説明する。
The configuration of the fuel cell power generation system according to Embodiment 3 of the present invention is also the same as the configuration of the fuel cell
図3は、本発明の実施の形態3に係る燃料電池発電システムの1日における運転パターンを模式的に例示するパターン図である。尚、図3において、縦軸は電力軸であり、横軸は時刻軸である。 FIG. 3 is a pattern diagram schematically illustrating one day operation pattern of the fuel cell power generation system according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 3, the vertical axis is the power axis, and the horizontal axis is the time axis.
図3において、曲線331は電力負荷213が消費する消費電力の経時的な変化を示しており、曲線332は燃料電池202が出力する出力電力の経時的な変化を示している。又、図3において、最大出力電力W3cは、燃料電池202が出力可能な最大の出力電力値を示している。又、最小出力電力W3dは、燃料電池202が出力可能な最小の出力電力値を示している。
In FIG. 3, a
図3の曲線331に示すような電力負荷213が消費する消費電力の変動に対し、本実施の形態に係る燃料電池発電システム200における燃料電池202は、図3の曲線332に示すように電力を出力する。具体的には、図3に示すように、第1の時間帯301aにおいて電力負荷213の消費電力が予め設定されている燃料電池202が発電運転を開始するための電力閾値である運転開始電力閾値W3aを所定の時間T3a以上の間超えたことを燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が検知すると、燃料電池202の発電運転が起動される。すると、燃料電池202は、燃料処理器201における燃料ガス生成等のための運転準備期間Tsが経過した後、曲線332の如く電力の出力を開始する。そして、第2の時間帯301bにおいて、燃料電池202の出力電力が電力負荷213の消費電力と略同等の電力に達すると、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W3cと最小出力電力W3dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
The
本実施の形態においては、燃料電池202の発電運転を停止させるための運転停止電力閾値としては、互いに等しい運転停止電力閾値W3bが用いられる。この運転停止電力閾値W3bは、予め電力閾値設定手段210に記憶されている。しかし、本実施の形態では、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯のための所定の時間T3bdと、電力負荷213が余り頻繁に稼働しない時間帯のための所定の時間T3bnとが時間設定手段211に各々予め記憶されている。ここで、所定の時間T3bdと所定の時間T3bnとの関係は、所定の時間T3bdの方が所定の時間T3bnよりも長く設定されている。
In the present embodiment, the operation stop power threshold W3b that is equal to each other is used as the operation stop power threshold for stopping the power generation operation of the
そして、実施の形態1の場合と同様にして、時間帯設定手段208が現在時刻に基づいて昼間の時間帯であると判断した場合には所定の時間T3bdを、又、夜間の時間帯であると判断した場合には所定の時間T3bnを、時間設定手段211が運転停止判定手段209に対して設定する。又、この時、何れの場合においても、電力閾値設定手段210は運転停止電力閾値W3bを運転停止判定手段209に対して設定する。そして、図3の第3の時間帯301cにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W3bを下回った場合でも、その下回った時間が所定の時間T3bd未満である場合には、燃料電池202の発電運転は停止されない。この場合、燃料処理器201の燃料ガスを生成するための運転も停止されることはない。この時、運転停止電力閾値W3bを下回った時間が所定の時間T3bd以上である場合には、燃料電池202の発電運転は停止される。この場合、燃料処理器201の燃料ガスを生成するための運転も停止される。そして、燃料電池202の発電運転が停止されない場合、図3の第3の時間帯301cにおいて示すように、燃料電池202は最小出力電力W3dで電力を出力し続ける。尚、この第3の時間帯301cにおいては、最小出力電力W3dは電力負荷213の消費電力を上回っているが、この燃料電池202が最小出力電力W3dで電力を出力し続ける場合に発生する過剰な電力は、実施の形態1の場合と同様、蓄電池等によって蓄電される。
Similarly to the case of the first embodiment, when the time
又、第4の時間帯301dにおいて示すように、燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が、電力負荷213の消費電力が再び上昇したことを検知すると、燃料電池202は曲線332の如く電力の出力を増加(上昇)する。この場合、第2の時間帯301bの場合と同様、第4の時間帯301dにおいて示すように、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W3cと最小出力電力W3dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
Also, as shown in the
一方、第5の時間帯301eにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W3bを所定の時間T3bn以上下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合には、運転停止判定手段209によって燃料電池202の発電運転が停止される。この時、燃料処理器201の運転も同時に停止される。尚、この際の電力負荷213に対する電力の供給は、商用電力214からの電力供給によって行われる。
On the other hand, as shown in the
このように、本実施の形態では、電力負荷213の消費電力が第2の時間帯301b等のように多い状態から第3の時間帯301c等のように少ない状態に移行する場合でも、運転停止電力閾値W3b以下の消費電力が所定の時間T3bd以上継続しない場合には、燃料電池202の発電運転は停止されない。一方、電力負荷213の消費電力が第4の時間帯301d等のように多い状態から第5の時間帯301e等のように少ない状態に移行する場合、運転停止電力閾値W3b以下の消費電力が所定の時間T3bn以上継続する場合は、燃料電池202の発電運転は停止される。
Thus, in the present embodiment, even when the power consumption of the
このような構成としても、燃料電池202の発電運転の不要な停止を防止することができるので、実施の形態1の場合と同様の効果を得ることが可能である。
Even with such a configuration, an unnecessary stop of the power generation operation of the
尚、本実施の形態において、所定の時間T3bd及び所定の時間T3bnは、燃料電池発電システム200の利用者(又は、運転者、管理者)が独自に設定しても良いし、1週間単位(又は、1ヶ月単位、季節単位)の電力負荷213の消費電力パターンを学習手段215が記憶及び学習することによって時間設定手段211に設定しても良い。尚、具体的な設定方法は、実施の形態1で述べた方法と同様の方法である。
In the present embodiment, the predetermined time T3bd and the predetermined time T3bn may be set uniquely by the user (or the driver or the administrator) of the fuel cell
又、本実施の形態では、運転停止電力閾値W3bを瞬時電力量に対する閾値として説明したが、所定の時間T3bd又は所定の時間T3bnにおいて負荷電力検知手段205が検知した積算電力量に対する閾値としても良い。尚、その他の点については、実施の形態1の場合と同様である。
In the present embodiment, the stop power threshold W3b is described as a threshold for the instantaneous power, but it may be a threshold for the integrated power detected by the
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4では、燃料電池発電システムの使用状況に応じて燃料電池の発電運転に係る頻度条件を変化させる実施形態について説明する。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment of the present invention, an embodiment in which the frequency condition relating to the power generation operation of the fuel cell is changed according to the usage status of the fuel cell power generation system will be described.
本発明の実施の形態4に係る燃料電池発電システムの構成も、実施の形態1で示した燃料電池発電システム200の構成と同様である。従って、ここでも、本発明の実施の形態4に係る燃料電池発電システムの構成に関する説明は省略する。又、本発明の実施の形態4に係る燃料電池発電システムの1日における運転パターン例も、実施の形態1で示した運転パターン例と類似している。そのため、本実施の形態でも、実施の形態1に対する相違点について詳細に説明する。
The configuration of the fuel cell power generation system according to Embodiment 4 of the present invention is also the same as that of the fuel cell
図4は、本発明の実施の形態4に係る燃料電池発電システムの1日における運転パターンを模式的に例示するパターン図である。尚、図4において、縦軸は電力軸であり、横軸は時刻軸である。 FIG. 4 is a pattern diagram schematically illustrating one day operation pattern of the fuel cell power generation system according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 4, the vertical axis is the power axis, and the horizontal axis is the time axis.
図4において、曲線341は電力負荷213が消費する消費電力の経時的な変化を示しており、曲線342は燃料電池202が出力する出力電力の経時的な変化を示している。又、図4において、最大出力電力W4cは、燃料電池202が出力可能な最大の出力電力値を示している。又、最小出力電力W4dは、燃料電池202が出力可能な最小の出力電力値を示している。
In FIG. 4, a
図4の曲線341に示すような電力負荷213が消費する消費電力の変動に対し、本実施の形態に係る燃料電池発電システム200における燃料電池202は、図4の曲線342に示すように電力を出力する。具体的には、図4に示す第1の時間帯301aにおいて、燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が、電力負荷213の消費電力が予め設定されている燃料電池202が発電運転を開始するための電力閾値である運転開始電力閾値W4aを所定の時間T4a内において所定の頻度F4a以上超えたことを検知すると、燃料電池202の発電運転の起動が行われる。
The
燃料電池202の発電運転が起動されると、この燃料電池202は、燃料処理器201における燃料ガス生成等のための運転準備期間Tsが経過した後、曲線342の如く電力の出力を開始する。そして、第2の時間帯301bにおいて、燃料電池202の出力電力が電力負荷213の消費電力と略同等の電力に達すると、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W4cと最小出力電力W4dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
When the power generation operation of the
本実施の形態においても、燃料電池202の発電運転を停止させるための運転停止電力閾値としては、互いに等しい運転停止電力閾値W4bが用いられる。この運転停止電力閾値W4bは、予め電力閾値設定手段210に記憶されている。しかし、本実施の形態では、電力負荷213が比較的頻繁に稼働する時間帯のための所定の頻度F4bdと、電力負荷213が余り頻繁に稼働しない時間帯のための所定の頻度F4bnとが頻度設定手段212に各々予め記憶されている。ここで、所定の頻度F4bdと所定の頻度F4bnとの関係は、所定の頻度F4bdの方が所定の頻度F4bnよりも高い頻度に設定されている。又、本実施の形態では、時間設定手段211に、所定の時間T4bが予め記憶されている。
Also in the present embodiment, the operation stop power threshold W4b that is equal to each other is used as the operation stop power threshold for stopping the power generation operation of the
そして、実施の形態1の場合と同様にして、時間帯設定手段208が現在時刻に基づいて昼間の時間帯であると判断した場合には所定の頻度F4bdを、又、夜間の時間帯であると判断した場合には所定の頻度F4bnを、頻度設定手段212が運転停止判定手段209に対して設定する。又、この時、何れの場合においても、電力閾値設定手段210及び時間設定手段211は、運転停止電力閾値W4b及び所定の時間T4bを運転停止判定手段209に対して設定する。そして、図4の第3の時間帯301cにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W4bを下回った場合でも、その下回った頻度が所定の時間T4b内において所定の頻度F4bd未満である場合には、燃料電池202の発電運転は停止されない。この場合、燃料処理器201の燃料ガスを生成するための運転も停止されることはない。この時、運転停止電力閾値W4bを下回った頻度が所定の時間T4b内において所定の頻度F4bd以上である場合には、燃料電池202の発電運転は停止される。この場合、燃料処理器201の燃料ガスを生成するための運転も停止される。より具体的に説明すると、例えばF4bd=98%とする場合、第3の時間帯301cにおいて電力消費341fのように瞬間的に運転停止電力閾値W4bを超える電力消費が発生しても、運転停止電力閾値W4bを所定の時間T4b内において98%以上下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合(即ち、所定の時間T4b内における電力消費341fの頻度が2%未満である場合)には、燃料電池202の発電運転は停止される。そして、燃料電池202の発電運転が停止されない場合、図4の第3の時間帯301cにおいて示すように、燃料電池202は最小出力電力W4dで電力を出力し続ける。尚、この第3の時間帯301cにおいては、最小出力電力W4dは電力負荷213の消費電力を上回っているが、この燃料電池202が最小出力電力W4dで電力を出力し続ける場合に発生する過剰な電力は、実施の形態1の場合と同様、蓄電池等によって蓄電される。
Similarly to the case of the first embodiment, when the time zone setting means 208 determines that it is a daytime time zone based on the current time, the predetermined frequency F4bd is also set, and the time zone is a night time zone. If it is determined, the
又、第4の時間帯301dにおいて示すように、燃料電池発電システム200の負荷電力検知手段205が、電力負荷213の消費電力が再び上昇したことを検知すると、燃料電池202は曲線342の如く電力の出力を再開する。この場合、第2の時間帯301bの場合と同様、第4の時間帯301dにおいて示すように、電力量変更手段207が、負荷電力検知手段205によって検知される電力負荷213の消費電力の変動に追従するように、燃料電池202の出力電力を最大出力電力W4cと最小出力電力W4dとの間で制御する。この時、電力負荷213の消費電力が燃料電池202の出力電力を上回る場合には、商用電力214から不足する電力の補充が行われる。
Also, as shown in the
一方、第5の時間帯301eにおいて示すように、電力負荷213の消費電力が運転停止電力閾値W4bを所定の時間T4b内において所定の頻度F4bn以上下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合には、運転停止判定手段209によって燃料電池202の発電運転が停止される。この時、燃料処理器201の運転も同時に停止される。より具体的に説明すると、例えばF4bn=70%とする場合、第5の時間帯301eにおいて電力消費341gのように瞬間的に運転停止電力閾値W4bを超える電力消費が発生しても、運転停止電力閾値W4bを所定の時間T4b内において70%以上下回ったことが負荷電力検知手段205によって検知された場合(即ち、所定の時間T4b内における電力消費341gの頻度が30%未満である場合)には、燃料電池202の発電運転は停止される。尚、この際の電力負荷213に対する電力の供給は、商用電力214からの電力供給によって行われる。
On the other hand, as shown in the
このように、本実施の形態では、電力負荷213の消費電力が第2の時間帯301b等のように多い状態から第3の時間帯301c等のように少ない状態に移行する場合でも、運転停止電力閾値W4b以下の消費電力が所定の時間T4b内において所定の頻度F4bd以上発生しない場合には、燃料電池202の発電運転は停止されない。一方、電力負荷213の消費電力が第4の時間帯301d等のように多い状態から第5の時間帯301e等のように少ない状態に移行する場合、運転停止電力閾値W4b以下の消費電力が所定の時間T4b内において所定の頻度F4bn以上発生する場合は、燃料電池202の発電運転は停止される。
Thus, in the present embodiment, even when the power consumption of the
このような構成としても、燃料電池202の発電運転の不要な停止を防止することができるので、実施の形態1の場合と同様の効果が得られる。
Even with such a configuration, unnecessary stop of the power generation operation of the
尚、本実施の形態において、所定の頻度F4bd及び所定の頻度F4bnは、燃料電池発電システム200の利用者(又は、運転者、管理者)が独自に設定しても良いし、1週間単位(又は、1ヶ月単位、季節単位)の電力負荷213の消費電力パターンを学習手段215が記憶及び学習することによって頻度設定手段212に設定しても良い。尚、その他の点については、実施の形態1の場合と同様である。
In the present embodiment, the predetermined frequency F4bd and the predetermined frequency F4bn may be set independently by the user (or the driver or the administrator) of the fuel cell
以上、本発明の実施の形態1〜4では、負荷電力検知手段によって検知された電力負荷の消費電力に基づいて燃料電池の発電運転を停止する実施形態について説明した。ここで、燃料電池の発電運転の停止判定に関しては、電力閾値条件、時間条件、頻度条件を各々単独で、燃料電池発電システムの使用状況に応じて変更する形態について詳細に説明した。しかしながら、燃料電池の発電運転の停止判定においては、電力閾値条件、時間条件、頻度条件の内の2つ以上の条件を燃料電池発電システムの使用状況に応じて同時に変更しても、不要に運転停止する回数を緩和し、燃料電池の起動に係る無駄なエネルギー消費の回数を削減した良好な発電運転を継続することが可能になる。その理由は、燃料電池の発電運転を停止するために用いる電力閾値条件、時間条件、頻度条件の内の2つ以上の条件を燃料電池発電システムの使用状況に応じて同時に変更することにより、燃料電池の発電運転を停止するための条件が相乗的に限定され、その結果、燃料電池の発電運転を不要に停止する回数を飛躍的に緩和することが可能になるからである。 As described above, in the first to fourth embodiments of the present invention, the embodiment in which the power generation operation of the fuel cell is stopped based on the power consumption of the power load detected by the load power detection unit has been described. Here, regarding the determination of stoppage of the power generation operation of the fuel cell, the mode in which the power threshold condition, the time condition, and the frequency condition are each independently changed in accordance with the usage status of the fuel cell power generation system has been described in detail. However, in determining whether to stop the power generation operation of the fuel cell, even if two or more of the power threshold condition, time condition, and frequency condition are changed at the same time according to the usage status of the fuel cell power generation system, the operation is unnecessary. It is possible to reduce the number of times of stopping and continue good power generation operation in which the number of useless energy consumptions related to the start of the fuel cell is reduced. The reason for this is that by changing two or more of the power threshold condition, time condition, and frequency condition used to stop the power generation operation of the fuel cell at the same time according to the usage status of the fuel cell power generation system, This is because the conditions for stopping the power generation operation of the battery are synergistically limited, and as a result, the number of times the power generation operation of the fuel cell is stopped unnecessarily can be drastically reduced.
尚、本発明の燃料電池発電システムが有する制御部は、CPU等の純然たる演算器によって構成されている形態に限らず、ファームウェアやOS、更にはその周辺機器を含む形態であっても良い。又、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。 Note that the control unit included in the fuel cell power generation system of the present invention is not limited to a form constituted by a pure computing unit such as a CPU, but may be a form including firmware, OS, and its peripheral devices. Further, the configuration of the present invention may be realized by software or hardware.
又、本発明の実施の形態1〜4においては、発電装置として燃料電池発電システムを例に挙げて説明した。しかし、本発明は、エンジン発電システム等の燃料電池発電システム以外の如何なる発電装置に対しても応用可能であり、本発明の実施形態の場合と同様の効果を得ることが可能である。 Moreover, in Embodiment 1-4 of this invention, the fuel cell power generation system was mentioned as an example and demonstrated as an electric power generating apparatus. However, the present invention can be applied to any power generation device other than a fuel cell power generation system such as an engine power generation system, and the same effects as those of the embodiment of the present invention can be obtained.
以上、本発明の燃料電池発電システム及びその運転方法によれば、人間の活動サイクル等に応じて発電部の運転停止判断の条件を変更することにより不要な発電運転の停止を防止し、これによって無駄なエネルギー消費を抑えることが可能なエネルギー利用効率の優れた発電装置、及びその運転方法を提供することが可能になる。 As described above, according to the fuel cell power generation system and the operation method thereof according to the present invention, an unnecessary stop of the power generation operation is prevented by changing the condition of the operation stop determination of the power generation unit according to the human activity cycle, etc. It is possible to provide a power generation apparatus with excellent energy use efficiency that can suppress wasteful energy consumption and an operation method thereof.
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。 From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.
本発明に係る発電装置及びその運転方法は、人間の活動サイクル等に応じて発電部の運転停止判断の条件を変更することにより不要な発電運転の停止を防止し、これによって無駄なエネルギー消費を抑えることが可能なエネルギー利用効率の優れた発電装置、及びその運転方法として有用である。 The power generation device and the operation method thereof according to the present invention prevent unnecessary power generation operation from being stopped by changing the conditions for determining the operation stop of the power generation unit according to the human activity cycle, etc., thereby reducing unnecessary energy consumption. It is useful as a power generation device with excellent energy utilization efficiency that can be suppressed and its operation method.
100 燃料電池発電システム
100a 燃料電池
100b 出力制御手段
100c 負荷電力検知手段
100d 蓄電池
100e 電力負荷
100f 商用電力
101a 第1の時間帯
101b 第2の時間帯
101c 第3の時間帯
101d 第4の時間帯
101e 第5の時間帯
111〜112 曲線
200 燃料電池発電システム
201 燃料処理器
202 燃料電池
203 空気ブロア
204 インバータ
205 負荷電力検知手段
206 制御部
207 電力量変更手段
208 時間帯設定手段
209 運転停止判定手段
210 電力閾値設定手段
211 時間設定手段
212 頻度設定手段
213 電力負荷
214 商用電力
215 学習手段
220 条件設定手段
301a 第1の時間帯
301b 第2の時間帯
301c 第3の時間帯
301d 第4の時間帯
301e 第5の時間帯
311〜312 曲線
321〜322 曲線
321f,321g 電力消費
331〜332 曲線
341〜342 曲線
341f,341g 電力消費
Ts 運転準備期間
T1a〜T4a 所定の時間
T1b〜T2b,T4b 所定の時間
T3bd 所定の時間
T3bn 所定の時間
W1a〜W4a 運転開始電力閾値
W1b,W3b〜W4b 運転停止電力閾値
W1bd〜W2bd 運転停止電力閾値
W1bn〜W2bn 運転停止電力閾値
W1c〜W4c 最大出力電力
W1d〜W4d 最小出力電力
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記運転停止判定手段が、
(i)前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が瞬時電力閾値を下回る時間が、所定の時間以上継続する場合に、前記発電部の発電運転を停止する、
(ii)所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力の積算電力量が、積算電力閾値を下回る場合に、前記発電部の発電運転を停止する、又は、
(iii)所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が瞬時電力閾値を下回る頻度が、所定の頻度以上の場合に、前記発電部の発電運転を停止し、
前記停止条件設定手段は、
(iv)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、前記瞬時電力閾値又は前記積算電力閾値が小さい設定、
(v)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、前記所定の時間が長い設定、及び、
(vi)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、前記所定の頻度が大きい設定、
の少なくとも何れか1つを設定する、発電装置。Based on a power generation unit that is a fuel cell, load power detection means for detecting load power supplied to a load from a power source including the power generation unit, and the load power detected by the load power detection means and the stop condition A power generation device including an operation stop determination unit for stopping the power generation operation of the power generation unit, and a stop condition setting unit for setting the stop condition,
The operation stop determination means is
(I) When the time during which the load power detected by the load power detection means is below the instantaneous power threshold continues for a predetermined time or longer, the power generation operation of the power generation unit is stopped.
(Ii) When the integrated power amount of the load power detected by the load power detection means at a predetermined time is below an integrated power threshold, stop the power generation operation of the power generation unit, or
(Iii) When the frequency at which the load power detected by the load power detection means at a predetermined time falls below an instantaneous power threshold is equal to or higher than a predetermined frequency, the power generation operation of the power generation unit is stopped,
The stop condition setting means includes
(Iv) A setting in which the instantaneous power threshold value or the integrated power threshold value is smaller in a time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones,
(V) a setting in which the predetermined time is longer in a time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones; and
(Vi) a setting in which the predetermined frequency is larger in a time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones;
A power generator that sets at least one of the above.
前記学習により得られた前記時間帯及び前記停止条件を前記停止条件設定手段が設定する、請求項1記載の発電装置。Learning means for learning at least the time zone and the stop condition based on accumulation of data of the load power detected by the load power detection means;
The power generator according to claim 1, wherein the stop condition setting means sets the time zone and the stop condition obtained by the learning.
(i)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、瞬時電力閾値又は積算電力閾値が小さい設定、
(ii)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、所定の時間が長い設定、及び、
(iii)複数の時間帯に対して前記負荷電力の平均値が大きい時間帯の方が、所定の頻度が大きい設定、
の少なくとも何れか1つが設定されており、
上記設定に基づき、
(iv)前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が前記瞬時電力閾値を下回る時間が、前記所定の時間以上継続する場合に、前記発電部の発電運転を停止する、
(v)前記所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力の積算電力量が、前記積算電力閾値を下回る場合に、前記発電部の発電運転を停止する、又は、
(vi)前記所定の時間における前記負荷電力検知手段が検知した前記負荷電力が前記瞬時電力閾値を下回る頻度が、前記所定の頻度以上の場合に、前記発電部の発電運転を停止する、発電装置の運転方法。An operation method of a power generator comprising: a power generation unit that is a fuel cell; and a load power detection unit that detects load power supplied to a load from a power source including the power generation unit,
(I) a setting in which the instantaneous power threshold value or the integrated power threshold value is smaller in a time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones;
(Ii) a setting in which a predetermined time is longer in a time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones; and
(Iii) a setting in which a predetermined frequency is larger in a time zone in which the average value of the load power is larger than a plurality of time zones;
At least one of
Based on the above settings,
(Iv) When the time during which the load power detected by the load power detection means is below the instantaneous power threshold continues for the predetermined time or longer, the power generation operation of the power generation unit is stopped.
(V) when the integrated power amount of the load power detected by the load power detection means at the predetermined time is below the integrated power threshold, or stop the power generation operation of the power generation unit, or
(Vi) A power generation device that stops the power generation operation of the power generation unit when the frequency at which the load power detected by the load power detection means at the predetermined time falls below the instantaneous power threshold is equal to or greater than the predetermined frequency. Driving method.
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